Номер 2, страница 105, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Вычислите равновесные концентрации $[H_2]$ и $[I_2]$ в реакции $H_2 + I_2 = 2HI$, если их начальные концентрации составили 0,5 и 1,5 моль/л соответственно, а равновесная концентрация $[HI]=0,8$ моль/л. Вычислите константу равновесия.

Ответ: $[H_2] = 1,1$ моль/л; $[I_2] = 0,1$ моль/л; $K_p = 5,82$.

Дано:

Реакция: $H_2 + I_2 \rightleftharpoons 2HI$

Начальная концентрация водорода, $[H_2]_0 = 0,5 \text{ моль/л}$

Начальная концентрация йода, $[I_2]_0 = 1,5 \text{ моль/л}$

Начальная концентрация иодоводорода, $[HI]_0 = 0 \text{ моль/л}$

Равновесная концентрация иодоводорода, $[HI]_{равн} = 0,8 \text{ моль/л}$

(Данные о концентрациях представлены в стандартных единицах, перевод в СИ не требуется).

Найти:

Равновесную концентрацию водорода: $[H_2]_{равн} - ?$

Равновесную концентрацию йода: $[I_2]_{равн} - ?$

Константу равновесия: $K_c - ?$

Решение:

Уравнение химической реакции: $H_2 + I_2 \rightleftharpoons 2HI$.

Из стехиометрии реакции следует, что при образовании 2 моль $HI$ расходуется 1 моль $H_2$ и 1 моль $I_2$.

Поскольку начальная концентрация $HI$ не указана, принимаем ее равной нулю. К моменту установления равновесия концентрация $HI$ стала $0,8 \text{ моль/л}$. Следовательно, в ходе реакции образовалось $0,8 \text{ моль/л}$ иодоводорода.

Найдем, какое количество исходных веществ ($H_2$ и $I_2$) было израсходовано. Согласно уравнению реакции, их концентрация уменьшилась на величину, в два раза меньшую, чем концентрация образовавшегося $HI$.

Изменение концентрации реагентов:

$\Delta[H_2] = \Delta[I_2] = \frac{1}{2} \cdot [HI]_{равн} = \frac{1}{2} \cdot 0,8 \text{ моль/л} = 0,4 \text{ моль/л}$.

Теперь вычислим равновесные концентрации водорода и йода. Равновесная концентрация вещества равна его начальной концентрации за вычетом прореагировавшей части.

Равновесная концентрация водорода:

$[H_2]_{равн} = [H_2]_0 - \Delta[H_2] = 0,5 \text{ моль/л} - 0,4 \text{ моль/л} = 0,1 \text{ моль/л}$.

Равновесная концентрация йода:

$[I_2]_{равн} = [I_2]_0 - \Delta[I_2] = 1,5 \text{ моль/л} - 0,4 \text{ моль/л} = 1,1 \text{ моль/л}$.

Далее вычисляем константу равновесия $K_c$. Для данной реакции она определяется выражением:

$K_c = \frac{[HI]^2_{равн}}{[H_2]_{равн} \cdot [I_2]_{равн}}$

Подставим известные равновесные концентрации в формулу:

$K_c = \frac{(0,8)^2}{0,1 \cdot 1,1} = \frac{0,64}{0,11} \approx 5,8181...$

Округляя результат до сотых, получаем:

$K_c \approx 5,82$.

Примечание: в условии задачи константа равновесия в ответе обозначена как $K_p$. Такое обозначение используется для константы, выраженной через парциальные давления газов. Поскольку в задаче используются молярные концентрации, правильное обозначение — $K_c$.

Ответ: $[H_2] = 0,1 \text{ моль/л}$; $[I_2] = 1,1 \text{ моль/л}$; $K_c \approx 5,82$.